两种体色日本蟳卵巢发育及配偶选择的研究

喻杰，韩岳橦，姜玉声，陈芸燕，李晓东，刘胥，刘庆坤

（1.大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室，辽宁大连116023；2.盘锦光合蟹业有限公司研发中心，辽宁盘锦124000）

两种体色日本蟳卵巢发育及配偶选择的研究

喻杰1，韩岳橦1，姜玉声1，陈芸燕1，李晓东2，刘胥2，刘庆坤1

（1.大连海洋大学农业部北方海水增养殖重点实验室，辽宁大连116023；2.盘锦光合蟹业有限公司研发中心，辽宁盘锦124000）

为探讨日本蟳Charybdis japonica体色与繁殖的关系，于2009年3月—2010年1月在大连市黑石礁海域连续采样，比较了体色青绿的花盖和体色暗红的赤甲红两种蟹的性腺指数和肝胰腺指数，在选择交配试验中，研究了正常体色蟹及人工染色蟹的配偶选择。结果表明：花盖和赤甲红的性腺指数均在5—6月间明显升高，其中赤甲红涨幅明显，6月时达最大值6.64％，而花盖为5.22％，但两者无显著性差异（P＞0.05）；赤甲红、花盖的性腺指数与其肝胰腺指数均呈负相关，但后者达到显著性水平（P＜0.05）；赤甲红和花盖雌蟹多与雄性赤甲红交配，交配率分别为80.0％和66.7％，显著高于与雄性花盖的交配率（P＜0.05）；相近的15组试验蟹中，人工染成红色的花盖雄蟹和未染色雄蟹与花盖雌蟹的交配率分别为40％、60％，但二者无显著性差异（P＞0.05）。研究表明，体色并不是日本蟳选择配偶的决定因素。

日本蟳；体色；卵巢发育；配偶选择

体色是显而易见的表型特征，最先暴露于自然选择和性别选择的力量之下，对物种的形成与进化具有重要意义［1］。基于体色的性别选择（配偶选择）对于无明显地理分隔动物种群的进化作用更为明显［2］。虾蟹类动物种类与数量众多，栖息环境广泛，体色表型多样，为研究体色决定及性别选择的生态学机制提供了丰富的样本。澳大利亚的米氏招潮蟹Uca mjoebergi能够通过辨别雄性螯肢的颜色选择配偶。雌蟹通常选择拥有黄色大螯的雄蟹，而放弃那些螯肢为灰色的雄蟹［3］。久而久之，体色及其他一些伴随亲本的性状得以存在并遗传。群体内出现体色分化，并具有遗传特征，可能预示着新物种的诞生［4］。

日本蟳Charybdis japonica分布广泛，其肉质鲜美，为中国重要的海洋经济蟹类［5］。黄海北部的大连海域盛产日本蟳，渔获物中常能见到两种体色明显不同的个体，一种头胸甲和附肢呈灰绿或青灰色，腹部为白色，俗称花盖；另一种体色暗红，尤其是头胸甲和附肢背面，俗称赤甲红［6］。两种体色蟹形态相似，且线粒体和核糖体DNA序列高度相似。赤甲红多分布在岩礁、海藻丰富的区域，而花盖在泥沙底质区域分布较多，且随潮汐迁徙明显，活动范围更为广泛［7］。这两种体色的蟹经常出现在同一海域，其间是否存在基因流动或潜在的生殖隔离机制等问题决定着这一物种的进化方向。本试验中，通过对这两种体色的日本蟳雌蟹性腺发育特征，以及基于体色的配偶选择交配进行研究，探讨其体色与繁殖的关系，以期为阐明虾蟹类体色分化机理提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2009年3月—2010年1月，每月1～5日于大连市黑石礁沿岸采集10～20只雌蟹，体质量为50～100 g。

1.2 方法

1.2.1 样品的处理 将采集的样品于10～12℃下运回实验室，先用滤纸吸干蟹体表水分，再用电子秤称量体质量，精确到0.01 g。之后，用解剖工具分离出蟹的全部性腺和肝胰腺，称重，计算性腺指数（GSI）和肝胰腺指数（HSI），其计算公式为

GSI=性腺质量/体质量×100％，

HSI=肝胰腺质量/体质量×100％。

1.2.2 自然体色蟹的配偶选择试验 2011年5—7月在盘锦光合蟹业有限公司研发中心基地进行选择交配试验。试验蟹为采自大连市黑石礁沿岸，体色明显、体质量为50～90 g的赤甲红（CJH）与花盖（HG）雌、雄成蟹各40只，分别暂养于水泥池（5 m×5 m）中，池底铺沙。连续充气，溶氧大于5 mg/L，水温为17～23℃，盐度为30。暂养期间，每天早晚各投喂活光滑河蓝蛤Potamocorbula laevis、新鲜杂鱼虾，晚上投喂量占全天的70％。每天早上清除残饵、粪便，换水10 cm深，保持良好水质。

试验开始时，从暂养池中选取附肢齐全、活力良好的雌、雄性赤甲红和雄性花盖各1只，用防水记号笔在头胸甲上标记编号后，放入同一个水槽内，试验共设15个重复；选取雄性赤甲红和雌、雄性花盖各1只，标记编号后，放入同一个水槽内，试验共设15个重复。自放入雌蟹后，每隔1 h观察1次各水槽中蟹的交配情况，记录交配蟹的编号，直至所有水槽的蟹均有交配。试验期间投喂光滑河蓝蛤，每天早上清除残饵、粪便，换水1/3，保持良好水质。试验结束时，计算交配率：

交配率=已交配个体数×总个体数×100％。

1.2.3 染色蟹的配偶选择试验 用渔用红色环氧树脂涂料将18只雄性花盖的头胸甲背、侧面和螯足内外侧染成红色，暂养2 d。试验开始时，取大小相近未染色和染色的雄蟹各1只，标记编号后，放入同一个水槽，暂养适应1 d。次日挑选大小相近的雌性花盖，放入已有两只雄蟹的水槽，试验设15个重复。数据记录同上，计算交配率。

1.3 数据处理

用Excel软件计算试验数据的平均值、标准误差；用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析和相关性分析，显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 两种体色日本蟳性腺指数的比较

因为天气原因，本试验在1月仅采到赤甲红样品，缺少2月份的样本。跟踪监测期间，两种体色蟹性腺指数的月平均值变化趋势基本一致，均在5—6月间有一明显升高，且赤甲红涨幅更明显，至6月时其最大值为6.64％，此时花盖为5.22％，但两种体色蟹5月和6月的性腺指数并无显著性差异（P＞0.05）；之后其性腺指数均开始下降，7月在赤甲红中测得最小值，为1.41％，而花盖则在9月出现最小值，为0.79％，两种体色蟹的性腺指数均在7—8月间有小幅升高，之后再次稍微下降；9月之后两者性腺指数开始明显增长，12月—翌年4月间变化并不明显（图1）。

图1 两种体色日本蟳性腺指数的月变化Fig.1 Monthly changes in gonado-somatic index（GSI）in two different color crab Charybdis japonica

2.2 两种体色日本蟳肝胰腺指数的比较

采样期间，两种体色蟹肝胰腺指数的月平均值变化趋势基本一致。两者均在8—10月间明显增长，赤甲红肝胰腺指数平均值在9月份最高，为9.58％，花盖在10月份达到最高值，为7.16％；12月—翌年3月，两者肝胰腺指数的平均值均有所下降（图2）。

图2 两种体色日本蟳肝胰腺指数的月变化Fig.2 M onth ly changes in hepatopancreas-somatic index（HSI）in two different color crab Charybdis japonica

2.3 性腺指数和肝胰腺指数的相关性

在采样监测性腺发育的11个月中，赤甲红GSI和HSI的相关系数为-0.175（图3），呈负相关，但经过Pearson检验，其相关性并不显著（P＞0.05）。而花盖GSI和HSI的相关系数为-0.21（图4），呈负相关，且达到显著性水平（P＜0.05）。

图3 赤甲红性腺指数和肝胰腺指数的相关性分析Fig.3 Correlation analysis between GSI and HSI in CJH

图4 花盖性腺指数和肝胰腺指数的相关性分析Fig.4 Correlation analysis between GSI and HSI in HG

2.4 两种体色日本蟳的配偶选择

日本蟳平均交配时间多持续2 h以上，每隔1 h观察记录试验蟹的交配情况。待所有平行组中的蟹完成第一次交配后，进行统计分析。从图5可见：两种体色雌蟹多与雄性赤甲红交配，其中雌性赤甲红组中，其与雄性赤甲红的交配率为80.0％；雌性花盖组中，其与雄性赤甲红的交配率为66.7％。结果表明，雄性赤甲红与两种体色雌蟹交配中获得了更多的机会，其交配率明显高于雄性花盖。

为进一步探讨体色对日本蟳配偶选择的影响，本试验中研究了人工染色雄性花盖和正常体色雄性花盖与雌性花盖在配偶竞争、获得交配权方面的差异。结果表明，在体型和大小基本相同的情况下，15组试验蟹中，经人工染成红色的花盖雄蟹与雌蟹的交配率为40％，未染色花盖雄蟹与雌蟹的交配率为60％，但二者无显著性差异（P＞0.05）（图6）。

图5 两种体色雄蟹与雌蟹的配偶选择Fig.5 M ating choice between two different color males and females crab

图6 染色和正常体色雄性花盖交配率的比较Fig.6 Comparison ofmate choice between normal and stained male HG

3 讨论

3.1 两种体色日本蟳雌蟹性腺发育的比较

有关研究表明，大连市黑石礁海域日本蟳产卵时间在6月中下旬［7］。本试验中按月定期采样的结果显示，两种体色日本蟳性腺指数在6月达到全年中的峰值，与上述结果相一致。王春琳等［8］根据象山港水域日本蟳的性腺发育周期，认为雌蟹在4—5月间产卵；江苏连云港海区的日本蟳产卵盛期在5—6月，性腺指数在5月出现峰值［9］。这些海域日本蟳产卵均早于大连海域个体1个月左右，主要与不同纬度海区的水温有关。大连市黑石礁海域属北黄海区，春季水温回升速度较慢，近岸海水温度在6月中下旬时才能升至18～20℃。

两种体色蟹个体性腺指数的月平均值变化趋势虽然基本一致，但赤甲红在5—6月间升高明显，其性腺的平均质量也较花盖重，这预示着个体产卵量更多，符合之前对两种体色蟹生殖力的比较结果［7］。赤甲红多分布于近岸岩礁底质，而花盖多栖息于泥沙底质，有明显的随潮汐移动的习性。两种体色蟹的分布区域虽然有重叠，但在水温回暖的春季就有可能会影响卵巢发育的有效积温，最终导致性腺发育速度的差异。值得注意的是，7—8月间这两种体色蟹的性腺指数又有一小幅升高，这与该蟹具有二次抱卵的习性有关［10-11］。与其他蟹类相似，赤甲红与花盖的肝胰腺指数与其性腺指数均呈负相关，表明肝胰腺在性腺发育过程中具有营养转化作用［12-14］。

3.2 两种体色日本蟳配偶选择的比较

郭风英等［15］报道了相同规格青壳克氏原螯虾Procambarus clarkii卵巢成熟度低于同规格的红壳雌虾。青壳原螯虾在水温为28～30℃的无遮蔽物条件下饲养30 d后，体色可转为红色，由此认为，青壳原螯虾未处于性成熟阶段，是红壳原螯虾的过渡时期。Wolf［16］也发现，普通滨蟹Carcinusmaenas的体色与蜕壳相关，雄性红色个体的交配成功率要高于绿色个体，推测其壳色由绿变红是由生长状态进入繁殖状态的标志。本研究表明，两种体色日本蟳均能正常抱卵，表明其体色并不与性成熟时期相对应。两种体色蟹5—6月间性腺发育速度虽有差异，但其性腺指数差异并没有达到显著性水平，解剖时也发现部分个体性腺发育差异较大。因此，生活在同一海域两种体色的蟹间有可能进行交配。为了进一步验证此假设，并探讨体色对配偶选择的影响，本试验中，将两种体色雌蟹分别放入同时有两种体色雄蟹的水槽中，以此考察赤甲红与花盖雄蟹获得交配权的差异。结果表明，雄性赤甲红与两种体色雌蟹的交配率均显著高于雄性花盖。考虑到雄蟹体型对结果的影响，试验中尽量选择体型与体质量相近的个体，然而即使赤甲红与花盖头胸甲宽接近，前者的螯足也要更为粗壮。实际观察也发现，日本蟳交配前雄性要张开螯足，与雌蟹有一个“对峙”过程，然后将其抱住。另外，也有研究表明，雄性蓝蟹Callinectes sapidus对螯足指节为红色的雌性更为偏爱，并进行有选择的交配［17］。为此，本试验中将花盖雄蟹人为染成红色，模仿赤甲红，让雌性花盖在体型基本接近的染色雄蟹和正常体色雄蟹间进行配偶选择。结果显示，其间交配率有差异，但不显著。综上所述，体色并不是日本蟳配偶选择的决定因素。

3.3 体色与配偶选择的关系

虾蟹类雌性个体多依靠释放体外信息素来吸引雄性个体［18］。雄性个体间通常有一定程度的竞争行为，如几尾雄性对虾要跟随雌虾快速游动；具有大螯的种类，如多数蟹类雄性以展示螯肢大小的方式吓退个体较小的个体，在交配前还具有“守护”雌蟹的行为。其中有些种类蟹螯肢异常粗大，甚至会影响到正常的活动，而这也正展示了它们优良的身体状态和遗传种质，最终强壮个体均获得较高的交配机会［19］。通过竞争，优良个体的种质得以传递，保证了种群的延续。

而众多虾蟹类中的一些种类，体色能够影响其配偶的选择及最终的交配权，如上述招潮蟹与蓝蟹对配偶螯足颜色所表现出的选择性。研究者将这一现象解释为虾蟹类体色素的原料主要来源于食物，色素的积累主要与摄食能力有关。一般来说，觅食能力越强的个体体色和体质也越好，因此，获得异性的偏爱，其优良的种质便得以遗传下去，这与直接的“武力”比拼有着本质上的相似性。然而，自然界中的实际情况要复杂很多，除了饵料中色素的种类与含量外，虾蟹类的体色还因栖息地光照、温度等环境条件，以及蜕壳、疾病等自身生理状态影响在一定范围内而改变［20］。因此，要探明体色与日本蟳繁殖的内在关系，还有待在其栖息环境内与更多体色决定机制的研究相结合，进行综合分析。

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Ovarian development and mating choice in Asian sw imm ing crab Charybdis japonica

YU Jie1，HAN Yue-tong1，JIANG Yu-sheng1，CHEN Yun-yan1，LIXiao-dong2，LIU Xu2，LIU Qing-kun1

（1.Key Laboratory ofMariculture＆amp;Stock Enhancement in North China's Sea，Ministry of Agriculture，Dalian Ocean University，Dalian 116023，China；2.Research＆amp;Development Center，Panjin Guanghe Crab Industrial Co.Ltd.，Panjin 124000，China）

The gonado-somatic index（GSI）and hepato-somatic index（HSI）were monthly measured in Asian swimming crab Charybdis japonica with two body colors，red one named Chijiahong and gray-green one named Huagai，collected from Heishijiao coast in Dalian from March 2009 to January 2010 to study the relationship between body color and reproduction.Then，a selective mating experiment was designed using two different color crabs and artificially stained red crab.Results showed that an increase in GSIwas observed in both different color crabs from May to June，especially in the red Chijiahong，with themaximal GSIof 6.64％in the red Chijiahong and 5.22％in the Huagaiin June，without significant differences in GSIat May and June between Chijiahong and Huagai（P＞0.05）.The relationship of GSIand HSIwas negative for both colormorphs in themonthly sampling，with significant level for Huagai（P＜0.05）.Male Chijiahong hadmore opportunities tomatewith both female Chijiahong（mating rate of80.6％）and Huagai（mating rate of66.7％），without significant difference inmating rate among female Huagaiwith artificially stained red male（40％）and normalmale Huagai（60％）（P＜0.05），indicating body color has not significant role in mate choice of Asian swimming crab.

Charybdis japonica；body color；ovarian development；mate choice

S966.16

A

10.16535/j.cnki.dlhyxb.2016.05.002

2095-1388（2016）05-0477-05

2014-05-29

国家“863”计划项目（2012AA100809）；辽宁省海洋与渔业厅科技计划项目（201513）；大连海洋大学蔚蓝英才工程项目

喻杰（1989—），男，硕士研究生。E-mail：837705726@qq.com

姜玉声（1977—），男，博士，副教授。E-mail：jys@dlou.edu.cn